專利名稱：激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)量用光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種在激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用的4f光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光在傳輸過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)多級(jí)、多個(gè)光學(xué)元件的取樣、傳遞、縮束環(huán)節(jié)，由于這一過(guò)程中光學(xué)元件自身的缺陷，勢(shì)必會(huì)給激光光束的質(zhì)量帶來(lái)影響，這種影響反應(yīng)到激光光束本身就體現(xiàn)在光束的能量分布發(fā)生變化，光束的波前產(chǎn)生畸變，光束在探測(cè)器上的調(diào)制度和對(duì)比度等都會(huì)隨之產(chǎn)生變化。為了能夠?qū)す夤馐母鲄?shù)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，就需要建立精確的光束參數(shù)測(cè)量裝置，以便準(zhǔn)確測(cè)量參數(shù)，反饋給系統(tǒng)作為光束校正的指導(dǎo)。在眾多的參數(shù)測(cè)量中，對(duì)光束近場(chǎng)分辨率的測(cè)量是參數(shù)測(cè)量中的關(guān)鍵測(cè)量部分。 通常的分辨率測(cè)量系統(tǒng)雖然也符合近場(chǎng)物面和近場(chǎng)像面成像這樣的物象共軛關(guān)系，能夠完成近場(chǎng)分辨率測(cè)量的要求，但其精度低，系統(tǒng)龐大復(fù)雜，使用起來(lái)非常不方便。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及使用方便的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于所述激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)包括對(duì)入射光起發(fā)散作用的發(fā)散元件、對(duì)入射光起會(huì)聚作用的會(huì)聚元件以及探測(cè)器；所述發(fā)散元件、會(huì)聚元件以及探測(cè)器依次設(shè)置于同一光軸上。上述發(fā)散元件是正透鏡和/或負(fù)透鏡所形成的第一透鏡單元；所述會(huì)聚元件是負(fù)透鏡和/或正透鏡所形成的第二透鏡單元。上述發(fā)散元件僅由負(fù)透鏡或正透鏡形成第一透鏡單元時(shí)，所述第一透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。上述發(fā)散元件由負(fù)透鏡和正透鏡所形成的第一透鏡單元時(shí)，所述第一透鏡單元至少包括一個(gè)彎月形負(fù)透鏡以及一個(gè)雙凸形正透鏡；所述彎月形負(fù)透鏡以及雙凸形正透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。上述會(huì)聚元件僅由正透鏡或負(fù)透鏡形成第二透鏡單元時(shí)，所述第二透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。上述會(huì)聚元件由正透鏡和負(fù)透鏡形成第二透鏡單元時(shí)，所述第二透鏡單元至少包括一個(gè)雙凸形正透鏡以及一個(gè)彎月形負(fù)透鏡，所述雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。上述探測(cè)器是膠片或者(XD。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供了一種激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由看似簡(jiǎn)單的光學(xué)元件搭建了足以能夠完成近場(chǎng)分辨率測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的光學(xué)元件可以根據(jù)實(shí)際情況不同組建多種形式，其精度越高，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明所提供的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明所提供系統(tǒng)在分辨率測(cè)量光路成像質(zhì)量圖。其中1-近場(chǎng)物面，2-第一透鏡單元2，3-第二透鏡單元3，4-近場(chǎng)像面。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明提供了一種激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，該包括對(duì)入射光起準(zhǔn)直作用的準(zhǔn)直元件、對(duì)入射光起會(huì)聚作用的會(huì)聚元件以及探測(cè)器；準(zhǔn)直元件、會(huì)聚元件以及探測(cè)器依次設(shè)置于同一光軸上。準(zhǔn)直元件可以是由正透鏡和/或負(fù)透鏡所形成的第一透鏡單元2 ；會(huì)聚元件可以是由負(fù)透鏡和/或正透鏡所形成的第二透鏡單元3。當(dāng)準(zhǔn)直元件僅由負(fù)透鏡或正透鏡形成第一透鏡單元2時(shí)，第一透鏡單元2是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。當(dāng)準(zhǔn)直元件由負(fù)透鏡和正透鏡所形成的第一透鏡單元2時(shí)，第一透鏡單元2至少包括一個(gè)彎月形負(fù)透鏡以及一個(gè)雙凸形正透鏡；彎月形負(fù)透鏡以及雙凸形正透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。當(dāng)會(huì)聚元件僅由正透鏡或負(fù)透鏡形成第二透鏡單元3時(shí)，第二透鏡單元3是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。當(dāng)會(huì)聚元件由正透鏡和負(fù)透鏡形成第二透鏡單元3時(shí)，第二透鏡單元3至少包括一個(gè)雙凸形正透鏡以及一個(gè)彎月形負(fù)透鏡，雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。探測(cè)器可以可以是膠片或者CCD。由圖1所示，令第一透鏡單元2的物方焦距為fl，第一透鏡單元2的像方焦距為 fl'，第二透鏡單元3的物方焦距為f2，第二透鏡單元3的像方焦距為f2'。其中從近場(chǎng)物面到第一透鏡單元2的物方主點(diǎn)的間距為Π，第一透鏡單元2的像方主點(diǎn)和第二透鏡單元3的物方主點(diǎn)的間距為fl' +f2，第二透鏡單元3的像方主點(diǎn)到近場(chǎng)像面的間距為f2'。 也就是近場(chǎng)物面處于第一透鏡單元2的物方焦點(diǎn)處，近場(chǎng)像面處于第二透鏡單元3的像方焦點(diǎn)處，因此，從近場(chǎng)物面到近場(chǎng)像面的總長(zhǎng)度近似為4f (f為對(duì)應(yīng)透鏡組的焦距)。本光學(xué)系統(tǒng)能夠完成激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量的原理如下近場(chǎng)分辨率測(cè)量原理如圖1所示，其中物面1和像面4位置為一對(duì)共軛位置點(diǎn)，通過(guò)第一透鏡單元2、第二透鏡單元3兩組透鏡完成對(duì)近場(chǎng)物面位置激光光束的高分辨率診斷。近場(chǎng)分辨率測(cè)量主要是通過(guò)光學(xué)成像的手段完成近場(chǎng)物面位置中高頻缺陷的光學(xué)分辨率測(cè)量。如圖1所示，由于近場(chǎng)物面處于第一透鏡單元2的一倍焦距位置，光束照亮近場(chǎng)物面后，近場(chǎng)物面上發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)過(guò)第一透鏡單元2準(zhǔn)直為平行光，平行光入射到第二透鏡單元3會(huì)聚到第二透鏡單元3的一倍焦距位置，即近場(chǎng)像面4位置，從而完成近場(chǎng)物面的高分辨測(cè)量。
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為了能夠精確知道缺陷在光束上具體的位置，就需要對(duì)近場(chǎng)物面1位置進(jìn)行高分辨率的成像，通過(guò)近場(chǎng)像面4探測(cè)器上圖像的缺陷計(jì)算出近場(chǎng)物面1光束的缺陷位置，達(dá)到近場(chǎng)物面1中高頻缺陷測(cè)量的目的。因此，此處的近場(chǎng)物面1分辨率越高，其顯示細(xì)節(jié)的能力越強(qiáng)，對(duì)激光光束中隱含的高頻缺陷就會(huì)越準(zhǔn)確。近場(chǎng)分辨率測(cè)量光路成像質(zhì)量如圖2 所示。近場(chǎng)分辨率測(cè)量的信息，最終需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理反饋給光束控制系統(tǒng)，對(duì)光束進(jìn)行修正。本發(fā)明在實(shí)際使用中只需要將近場(chǎng)測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)的物面1和待測(cè)激光近場(chǎng)物面重合，然后在近場(chǎng)測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)的像面4處放置與測(cè)量精度相匹配的探測(cè)器，即可完成激光近場(chǎng)的測(cè)量。光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便，能完成近場(chǎng)分布測(cè)量。激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)由第一透鏡單元2和第二透鏡單元3兩部分組成，其中第一透鏡單元2由雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡組成，根據(jù)系統(tǒng)所要求成像質(zhì)量的不同，第一透鏡單元2可以由1片、2片或者多片正透鏡或者負(fù)透鏡組成，各透鏡的形狀也可以為雙凸形、平凸形、彎月形或者雙凹形。第二透鏡單元3由彎月形負(fù)透鏡和雙凸形正透鏡組成，根據(jù)系統(tǒng)所要求成像質(zhì)量的不同，第二透鏡單元3可以由1片、2片或者多片正透鏡或者負(fù)透鏡組成，各透鏡的形狀也可以為雙凸形、平凸形、彎月形或者雙凹形。
權(quán)利要求
1.一種激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用 4f光學(xué)系統(tǒng)包括對(duì)入射光起準(zhǔn)直作用的準(zhǔn)直元件、對(duì)入射光起會(huì)聚作用的會(huì)聚元件以及探測(cè)器；所述準(zhǔn)直元件、會(huì)聚元件以及探測(cè)器依次設(shè)置于同一光軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直元件是正透鏡和/或負(fù)透鏡所形成的第一透鏡單元；所述會(huì)聚元件是負(fù)透鏡和/或正透鏡所形成的第二透鏡單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直元件僅由負(fù)透鏡或正透鏡形成第一透鏡單元時(shí)，所述第一透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直元件由負(fù)透鏡和正透鏡所形成的第一透鏡單元時(shí)，所述第一透鏡單元至少包括一個(gè)彎月形負(fù)透鏡以及一個(gè)雙凸形正透鏡；所述彎月形負(fù)透鏡以及雙凸形正透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述會(huì)聚元件僅由正透鏡或負(fù)透鏡形成第二透鏡單元時(shí)，所述第二透鏡單元是雙凸形透鏡、平凸形透鏡、彎月形透鏡或雙凹形透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述會(huì)聚元件由正透鏡和負(fù)透鏡形成第二透鏡單元時(shí)，所述第二透鏡單元至少包括一個(gè)雙凸形正透鏡以及一個(gè)彎月形負(fù)透鏡，所述雙凸形正透鏡和彎月形負(fù)透鏡依次設(shè)置于同一光軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的高功率激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述探測(cè)器是膠片或者CCD。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用的4f光學(xué)系統(tǒng)，該激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)包括對(duì)入射光起發(fā)散作用的發(fā)散元件、對(duì)入射光起會(huì)聚作用的會(huì)聚元件以及探測(cè)器；發(fā)散元件、會(huì)聚元件以及探測(cè)器依次設(shè)置于同一光軸上。本發(fā)明提供了一種測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及使用方便的激光近場(chǎng)分辨率測(cè)量用4f光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01J9/00GK102183300SQ20111006745
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者李紅光, 董曉娜, 達(dá)爭(zhēng)尚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所